螺旋千斤顶设计

螺旋千斤顶设计计算说明书院系工程技术学院专业年级2009级机制2班设计者肖先华学号222009322210154指导教师杨玲成绩2011年12月1日《螺旋千斤顶》设计计算说明书1螺旋千斤顶设计任务书学生姓名肖先华专业年级2009级机械设计制造及其自动化设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F=35kN；2、最大升距H=180mm。设计工作量：绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表；编写设计计算说明书一份。指导教师签名：年月日《螺旋千斤顶》设计计算说明书2目录1螺杆的设计与计算.............................................................................................31.1螺杆螺纹类型的选择....................................................................................31.2选取螺杆材料...............................................................................................31.3确定螺杆直径...............................................................................................31.4自锁验算.......................................................................................................41.6螺杆强度计算...............................................................................................51.7稳定性计算...................................................................................................51.7.1计算柔度.........................................................................................................61.7.2计算稳定性.....................................................................................................62螺母设计与计算.................................................................................................72.1选取螺母材料...............................................................................................72.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数U..............................................................72.2.1求螺母高度H.................................................................................................72.2.2螺纹工作圈数U..............................................................................................72.2.3螺母实际高度H.............................................................................................82.3校核螺纹牙强度...........................................................................................82.4结构要求......................................................................................................83托杯的设计与计算.............................................................................................94手柄设计与计算...............................................................................................104.1手柄材料.....................................................................................................104.3手柄直径DP...............................................................................................114.4结构.........................................................................................................125底座设计..........................................................................................................12《螺旋千斤顶》设计计算说明书3螺旋千斤顶设计计算及说明结果1螺杆的设计与计算1.1螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30º，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。故选梯形螺纹，它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。1.2选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。1.3确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距p及其它尺寸。d2≥phFp根据国家规定=1.2~2.5，取=1.5（梯形螺纹）；h=0.5p；查教材表5-12，[p]取20Mpa，又由于φ=1.52.5,则[P]可提高20%，所以[P]=(1+20%)×20=24MPa。故，d2≥phFp=24.5查机械设计手册，d取28mm则p=5mm，d1=22.5mmd2=25.5mm选梯形螺纹选45钢d=28mmp=5mmd1=22.5mmd2=25.5mm《螺旋千斤顶》设计计算说明书41.4自锁验算自锁条件是≤v，式中：为螺纹中径处升角；v为当量摩擦角（当量摩擦角v=arctanv，但为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。查教材表5-12，f取0.09=arctan(np/d2)=arctan[16/(3.1425.5)]=4.285°v=arctan（f/cosβ）=arctan[0.09/cos(30°/2)]=5.323°故，v-1°满足自锁条件1.5结构如下图（1-2）:螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7，因此需要加大直径。手柄孔径dk的大小根据手柄直径dp决定，dk≥dp十0.5mm。为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d4应比螺杆小径d1约小0.2~0.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5t。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986)，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。其中：1.5t=1.5p=7.5mmd4=22mm=4.285°v=5.323°v-1°满足自锁条件1.5t=7.5mmd4=22mmD13=50.4(1.4~1.6)d=42mm0.25d=7mmd+(6~10)=36mm《螺旋千斤顶》设计计算说明书5D13=(1.7~1.9)d=1.8×28=50.4mm(1.4~1.6)d=1.5×28mm=42mm0.25d=0.25×28mm=7mmd+(6~10)=28+8=36mm1.6螺杆强度计算对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。强度计算方法参阅教材公式(5-47)，ca=212431dTFA≤[]其中扭矩=35×103×tan(4.285°+5.323°)×25.5/2N·mm=75541N·mm式中：为螺纹中径处升角，v为当量摩擦角。A=πd²/4=3.14×22.5²/4=430.3查手册表2-7，45钢，s=355MPa[]=5~3s=4s=5.3355=101.42MPa故，ca=225.227554143350003.4301=87.12MPa≤[]=101.42MPa满足强度条件1.7稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，T=75541N·mms=355Mpa[]=101.42MPaca=87.12MPaca＜[]满足强度条件2)tan(2dFTv《螺旋千斤顶》设计计算说明书6为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。Fcr/F2.5~4螺杆的临界载荷Fcr与柔度λs有关，λs=l/i，为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，l为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l＝H+5t+(1.4~1.6)d，i为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=d12/4，则41dAIi(I为螺杆危险截面的轴惯性矩)当螺杆的柔度λs＜40时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。1.7.1计算柔度（1）计算螺杆危险截面的轴惯性矩I和iI=6441d=645.2214.34=12574.141dAIi=45.22=5.625mm（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度ll＝H+5t+(1.4~1.6)d=180+5×5+1.5×28=247mm(3)计算柔度查教材表5-14，μ取2(一端固定，一端自由)λs=l/i=625.52472=87.8240，所以需要进行稳定性校核。1.7.2计算稳定性（1）计算临界载荷Fcr查教材公式5-51，E=2.06×105MPaI=12574.1i=5.625mml=247mmμ=2E=2.06×105MPaλs=87.82《螺旋千斤顶》设计计算说明书7Fcr=2522224721.125741006.214.3lEI=104652.5N(2)稳定性计算350005.104652FFcr=32.5~4满足稳定性条件2螺母设计与计算2.1选取螺母材料螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造，其内孔浇注青铜或巴氏合金。2.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数u螺母高度H=φd2，螺纹工作圈数pHu，考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数u=u+1.5(u应圆整)。考虑到螺纹圈